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1、步进电机，这些你必须清楚步进电机概述步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分 时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常 工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交 流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统 方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等 许多专业知识。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一 ，广泛应用在各种 自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱 增，在各
2、个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角 度（即步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位 的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来 控制电机转动的速度和加速度，从而 达到调速的目的。步进电机的主要特点1 . 一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。2 .步进电机外表允许的最高温度。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于 失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏13
3、0度以上，有的甚至高达摄氏200度以 上， 所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。3 .步进电机的力矩会随转速的升高而下降。步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高， 反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小， 从而导致力矩下降。4 .步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸 叫声。步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够 正 常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步 或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动，脉 冲 频率应该有加
4、速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高 频（电机转速从低速升到高速）。5步进电机必须加驱动才可以运转，驱动信号必须为脉冲信号，没有脉冲的时候，步进电机静止，如果加入适当的脉冲信号，就会以一定的角度（称为 步角）转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。6三相步进电机的步进角度为7.5度，一圈360度，需要48个脉冲完成。7步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。8改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。因此，目前打印机，绘图 仪，机器人，等等设备都以步进电机为动力核心。步进电机驱动器的特点（1）构成步进电机驱动器系统的专用集成电路：A 脉冲分配器集成电路：如三洋公司的 PMM87
5、13 PMM8723 PMM87倍。R包含脉冲分配器和电流斩波的控制器集成电路：如SGS公司的L297、L6506等。G只含功率驱动（或包含电流控制、保护电路）的驱动器集成电路：如日 本新电元工业公司的 MTD1110四相斩波驱动）和 MTD2001（两相、H桥、斩波 驱动）。D将脉冲分配器、功率驱动、电流控制和保护电路都包括在内的驱动控制 器集成电路，如东芝公司的 TB6560AHQ MOTOROLA司的SAA1042（四相）和 ALLEGR公司的UCN5804四相）等。（2） “细分驱动”概述：将“电机固有步距角”细分成若干小步的驱动方 法，称为细分驱动，细分是通过驱动器精确控制步进电机的
6、相电流实现的，与电机本 身无关。其原理是，让定子通电相电流并不一次升到位，而断电相电流并不一次降为0 （绕组电流波形不再是近似方波， 而是N级近似阶梯波），则定子绕 组电流所 产生的磁场合力，会使转子有 N个新的平衡位置（形成N个步距角）。步进电机分类步进电机分三种：永磁式（PM 、反应式（VR和混合式（HB。永磁式步 进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为 7.5度或15度；反应式步进一般 为三相，可实现大转矩输出，步 进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大，在欧 美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点， 分为两相和五相，两相步进角一 般为1.8度而五相步
7、进角一般为0.72度，这种 步进电机的应用最为广泛。步进电机的优缺点-优点1 .电机旋转的角度正比于脉冲数；2 .电机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时）；3 .由于每步的精度在百分之三到百分之五， 而且不会将一步的误差积累到 下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性；4 .优秀的起停和反转响应；5 .由于没有电刷，可靠性较高，因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命；6 .电机的响应仅由数字输入脉冲确定， 因而可以采用开环控制，这使得电 机的结构可以比较简单而且控制成本；7 .仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转。8 .由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围。缺点1 .如果控制不当容易产生共振；2,难以运转到较高的转速。3 .难以获得较大的转矩4 .在体积重量方面没有优势，能源利用率低。5 .超过负载时会破坏同步，高速工作时会发出振动和噪声。